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網(wǎng)絡編程是計算機科學中非常重要的一門學科，它涉及到計算機系統(tǒng)的通信，數(shù)據(jù)傳輸以及網(wǎng)絡協(xié)議的設計等方面。在這個領域中，Linux網(wǎng)絡編程的重要性不言而喻。Linux作為一款免費、開源的操作系統(tǒng)，擁有非常強大的網(wǎng)絡編程功能。其中，原始套接字是Linux網(wǎng)絡編程中的一項重要技術，它可讓開發(fā)者在應用層面上對網(wǎng)絡包進行精細的控制。本文將探討Linux網(wǎng)絡編程中，原始套接字的魔力所在。
什么是原始套接字？
在介紹原始套接字之前，我們先來了解下Linux網(wǎng)絡程序的工作原理。在Linux中，所有與網(wǎng)絡有關的程序都需要使用套接字進行通信。一個套接字可以用來監(jiān)聽、連接、發(fā)送和接收網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。Linux支持各種類型的套接字，例如TCP套接字、UDP套接字、Unix域套接字等。除此之外，還有一種特殊的套接字，它被稱為原始套接字。
原始套接字是一種可以訪問網(wǎng)絡層協(xié)議的套接字，它可以直接讀取和解析傳輸層以下的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。原始套接字可以在數(shù)據(jù)包進入Linux系統(tǒng)時就對其進行捕獲，并以原始二進制的形式將其數(shù)據(jù)讀入內存?；谶@些數(shù)據(jù)，我們可以進行各種網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的操作，諸如數(shù)據(jù)包的過濾、協(xié)議的解析以及網(wǎng)絡安全防御等。
為何需要原始套接字？
既然已經有了普通的套接字，那我們?yōu)槭裁催€需要使用原始套接字呢？原始套接字之所以得到廣泛應用，是因為它可以滿足以下功能需求：
1. 促進網(wǎng)絡協(xié)議的學習：通過使用原始套接字，我們可以更深入地了解網(wǎng)絡協(xié)議的工作原理，以及協(xié)議之間的關系。比如，我們可以捕獲網(wǎng)絡中的各種協(xié)議數(shù)據(jù)包，包括TCP、UDP、ICMP等，然后進行解析，以便在更深層次上理解網(wǎng)絡通信的工作原理。
2. 流量監(jiān)控：原始套接字可以攔截、解析和分析網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包，然后統(tǒng)計其數(shù)量、大小、源地址和目的地址等信息。通過使用原始套接字，系統(tǒng)管理員可以深入了解網(wǎng)絡流量的情況，從而完善網(wǎng)絡安全和管理策略。
3. 網(wǎng)絡掃描：原始套接字可以模擬TCP/IP協(xié)議棧，向目標主機發(fā)送各種類型的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包，諸如SYN、ACK等。這使得我們可以使用原始套接字進行網(wǎng)絡掃描，以檢測目標主機的開放端口、操作系統(tǒng)版本等信息。
4. 網(wǎng)絡防御：通過捕獲和分析網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包，我們可以識別和防御網(wǎng)絡攻擊。例如，我們可以捕獲ICMP協(xié)議的錯誤信息，從而找出網(wǎng)絡中出現(xiàn)的攻擊行為。
5. 數(shù)據(jù)封包和解包：原始套接字可以用于數(shù)據(jù)的封包和解包，例如對于網(wǎng)絡中需要進行加密或打包的消息，我們可以通過原始套接字對其進行處理。
實踐應用
在Linux中，我們可以通過編程使用原始套接字進行網(wǎng)絡編程。這里我們使用C語言及其相關庫函數(shù)進行實現(xiàn)，并且我們將使用一個簡單的例子來說明如何使用原始套接字。
該例子是一個基于原始套接字進行ARP協(xié)議嗅探的程序。ARP協(xié)議(Address Resolution Protocol)用于將IP地址解析成MAC地址。在該程序中，我們能夠嗅探所有傳入的ARP數(shù)據(jù)包，并且將其MAC地址解析出來。
以下是程序的主要過程：
1. 創(chuàng)建原始套接字
int sockfd = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ARP));
PF_PACKET表示我們將直接與數(shù)據(jù)鏈路層進行交互，SOCK_RAW表示我們將直接從數(shù)據(jù)鏈路層讀取原始數(shù)據(jù)，htons(ETH_P_ARP)表示我們只對ARP數(shù)據(jù)包感興趣。
2. 接收網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包
struct sockaddr_ll sll;
int recv_len;
char buffer[65535];
while (1) {
recv_len = recvfrom(sockfd, buffer, 65535, 0, NULL, NULL);
if (recv_len
struct ethhdr *eth = (struct ethhdr*) buffer;
if (ntohs(eth->h_proto) != ETH_P_ARP) continue; //not ARP packet
//parse ARP packet and print the MAC address
printf(“MAC Address: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n”,
eth->h_source[0], eth->h_source[1], eth->h_source[2],
eth->h_source[3], eth->h_source[4], eth->h_source[5]);
}
在上述代碼中，我們使用了recvfrom函數(shù)接收原始數(shù)據(jù)包，并且對其進行過濾和解析。
3. 關閉原始套接字
close(sockfd);
本文介紹了Linux網(wǎng)絡編程中的一種重要技術——原始套接字。同時，我們也探討了使用原始套接字進行網(wǎng)絡編程的一些實踐應用。原始套接字可以讓我們深度理解網(wǎng)絡協(xié)議的工作原理，同時也可以作為一種重要的安全防御手段。盡管原始套接字功能強大，但是在實際開發(fā)中，我們也需要注意安全問題，應謹慎使用。
相關問題拓展閱讀：
- linux下如何用socket套接字來代替ping程序來檢測終端網(wǎng)絡連通性？？急求（附代碼加懸賞?。?/li>
linux下如何用socket套接字來代替ping程序來檢測終端網(wǎng)絡連通性？？急求（附代碼加懸賞啊）
myping.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_SIZE 1024
char send_buf;
char recv_buf;
int nsend = 0,nrecv = 0;
int datalen = 56;
//統(tǒng)計結果
void statistics(int signum)
{
printf(“\n–PING statistics-\n”);
printf(“%d packets tranitted,%d recevid,%%%d lost\n”,nsend,nrecv,(nsend – nrecv)/nsend * 100);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
/隱配/校驗和算法
int calc_chsum(unsigned short *addr,int len)
{
int sum = 0,n = len;
unsigned short answer = 0;
unsigned short *p = addr;
//每兩個字節(jié)相加
while(n > 1)
{
sum += *p ++;
n -= 2;
}
//處理數(shù)據(jù)大小是奇數(shù)，在最后一個字節(jié)后面補0
if(n == 1)
{
*((unsigned char *)&answer) = *(unsigned char *)p;
sum += answer;
}
//將得到的sum值的高櫻攜坦2字節(jié)和低2字節(jié)相加
sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
//處理溢出的情況
sum += sum >> 16;
answer = ~sum;
return answer;
}
int pack(int pack_num)
{
int packsize;
struct icmp *icmp;
struct timeval *tv;
icmp = (struct icmp *)send_buf;
icmp->icmp_type = ICMP_ECHO;
icmp->icmp_code = 0;
icmp->icmp_cksum = 0;
icmp->icmp_id = htons(getpid());
icmp->icmp_seq = htons(pack_num);
tv = (struct timeval *)icmp->icmp_data;
//記錄發(fā)送時間
if(gettimeofday(tv,NULL) icmp_cksum = calc_chsum((unsigned short *)icmp,packsize);
return packsize;
}
int send_packet(int sockfd,struct sockaddr *paddr)
{
int packsize;
//將send_buf填上a
memset(send_buf,’a’,sizeof(send_buf));
nsend ++;
//打icmp包
packsize = pack(nsend);
if(sendto(sockfd,send_buf,packsize,0,paddr,sizeof(struct sockaddr)) tv_usec – tv_send->tv_usec tv_sec –;
tv_recv->tv_usec +=;
}
ts.tv_sec = tv_recv->tv_sec – tv_send->tv_sec;
ts.tv_usec = tv_recv->tv_usec – tv_send->tv_usec;
return ts;
}
int unpack(int len,struct timeval *tv_recv,struct sockaddr *paddr,char *ipname)
{
struct ip *ip;
struct icmp *icmp;
struct timeval *tv_send,ts;
int ip_head_len;
float rtt;
ip = (struct ip *)recv_buf;
ip_head_len = ip->ip_hl icmp_id) == getpid() && icmp->icmp_type == ICMP_ECHOREP)
{
nrecv ++;
tv_send = (struct timeval *)icmp->icmp_data;
ts = time_sub(tv_send,tv_recv);
rtt = ts.tv_sec * 1000 + (float)ts.tv_usec/1000;//以毫秒為單位
printf(“%d bytes from %s (%s):icmp_req = %d ttl=%d time=%.3fms.\n”,
len,ipname,inet_ntoa(((struct sockaddr_in *)paddr)->sin_addr),ntohs(icmp->icmp_seq),ip->ip_ttl,rtt);
}
return 0;
}
int recv_packet(int sockfd,char *ipname)
{
int addr_len ,n;
struct timeval tv;
struct sockaddr from_addr;
addr_len = sizeof(struct sockaddr);
if((n = recvfrom(sockfd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,&from_addr,&addr_len)) p_proto)) h_addr,host->h_length);
}else{//ip地址
peer_addr.sin_addr.s_addr = netaddr;
}
//注冊信號處理函數(shù)
signal(SIGALRM,statistics);
signal(SIGINT,statistics);
alarm(5);
//開始信息
printf(“PING %s(%s) %d bytes of data.\n”,argv,inet_ntoa(peer_addr.sin_addr),datalen);
//發(fā)送包文和接收報文
while(1)
{
send_packet(sockfd,(struct sockaddr *)&peer_addr);
recv_packet(sockfd,argv);
alarm(5);
sleep(1);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
gcc -o myping myping.c
./myping 10.1.1.1
PING 10.1.1.1(10.1.1.1) 56 bytes of data.
64 bytes from 10.1.1.1 (10.1.1.1):icmp_req = 1 ttl=253 time=10.573ms.
64 bytes from 10.1.1.1 (10.1.1.1):icmp_req = 2 ttl=253 time=12.585ms.
64 bytes from 10.1.1.1 (10.1.1.1):icmp_req = 3 ttl=253 time=9.440ms.
64 bytes from 10.1.1.1 (10.1.1.1):icmp_req = 4 ttl=253 time=12.923ms.
關于linux網(wǎng)絡編程原始套接字的魔力下的介紹到此就結束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關注本站。
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